基于单片机实现的音乐播放器设计Word文档格式.docx

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4.4设计体会………………………………………………………………………10

4.5教学建议………………………………………………………………………11

参考文献…………………………………………………………………………………12

致谢………………………………………………………………………………………13

附录………………………………………………………………………………………14

第一章设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍

1.1设计课题任务

设计一个具有特定功能的音乐播放器。

该音乐播放器上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入准备工作状态。

该音乐播放器可以播放多首音乐，曲目选择可以由键盘控制，曲目名称可以显示在显示器上。

1.2功能要求说明

（1）该音乐播放器上电后显示系统提示符“P.”。

（2）在按下第一个键后就播放第一首歌曲，并在显示器上显示“1”。

（3）在按下第二个键后就播放第二首歌曲，并在显示器上显示“2”。

（4）在按下第三个键后就播放第三首歌曲，并在显示器上显示“3”。

（5）在播放音乐的中间能切换歌曲，在放完一首歌后回到起始状态，下一步的动作由人控制。

1.3设计课题总体方案介绍及工作原理说明

本设计由AT89C52单片机，3*1独立键盘，数码管等构成。

总体方案图如图1.1所示

图1.1总体方案图

（1）总体原理：

乐曲中不同的音符，实质就是不同频率的声音。

通过单片机产生不同的频率的脉冲信号，由蜂鸣器放出，就产生了美妙和谐的乐曲。

（2）单片机产生不同频率脉冲信号的原理：

1）要产生音频脉冲，只要算出某一音频的脉冲（1/频率），然后将此周期除以2，即为半周期的时间，利用定时器计时这个半周期的时间，每当计时到后就将输出脉冲的I/O反相，然后重复计时此半周期的时间再对I/O反相，就可以在I/O脚上得到此频率的脉冲。

2）利用8051的内部定时器使其工作在计数器模式MODE1下，改变计数值TH0及TL0以产生不同频率的方法如下：

例如，频率为523Hz，其周期天/523S=1912uS，因此只要令计数器计时956uS/1us=956，在每计数956次时就将I/O反接，就可得到中音DO（532Hz）。

计数脉冲值与频率的关系公式如下：

N=Fi/2/Fr

（N：

计数值，Fi：

内部计时一次为1uS，故其频率为1MHz，Fr：

要产生的频率）

（3）其计数值的求法如下：

T=65536-N=65536-Fi/2/Fr

计算举例：

设K=65536,F=1000000=Fi=1MHz，求低音DO（261Hz）、中音DO（523Hz）、高音DO（1046Hz）的计数值。

T=65536-N=65536-Fi/2/Fr=65536-1000000/2/Fr=65536-500000/Fr

低音DO的T=65536-500000/262=63627

中音DO的T=65536-500000/523=64580

高音DO的T=65536-500000/1047=65059

（4）每个音符使用1个字节，字节的高4位代表音符的高低，低4位代表音符的节拍，下表为节拍码的对照。

但如果1拍为0.4秒，1/4拍是0.1秒，只要设定延迟时间就可求得节拍的时间。

假设1/4节拍为1DELAY，则1拍应为4DELAY，以此类推。

所以只要求得1/4拍的DELAY时间，其余的节拍就是它的倍数，如下表为1/4和1/8节拍的时间设定。

1/4节拍1/8节拍

节拍码节拍数节拍码节拍数

11/4拍11/8拍

22/4拍21/4拍

33/4拍33/8拍

41拍41/2拍

51又1/4拍55/8拍

61又1/2拍63/4拍

71又3/4拍77/8拍

82拍81拍

92又1/4拍91又1/8拍

A2又1/2拍A1又1/4拍

B2又3/4拍B1又3/8拍

C3拍C1又1/2拍

D3又1/4拍D1又5/8拍

E3又1/2拍E1又3/4拍

F3又3/4拍F1又7/8拍

各调节拍的时间设定

1/4节拍1/8节拍

曲调值DELAY曲调值DELAY

调4/4125毫秒调4/462毫秒

调3/4187毫秒调3/494毫秒

调2/4250毫秒调2/4125毫秒

⑹建立音乐的步骤：

1）先把乐谱的音符找出，然后由上建立T值表的顺序。

2）把T值表建立在TABLE1，构成发音符的计数值放在“SONG”。

3）简谱码（音符）为高位，节拍为（节拍数）为低4位，音符节拍码放在程序的“SONG”处。

简谱对应的简谱码、T值、节拍数

简谱发音简谱码T值节拍码节拍数

5低5SO16426011/4拍

6低6LA26440022/4拍

7低7SI36452433/4拍

1中1DO46458041拍

2中2RE56468451又1/4拍

3中3M66477761又2/4拍

4中4FA76482071又3/4拍

5中5SO86489882拍

6中6LA96496892又1/4拍

7中7SIA65030A2又2/4拍

1高1DOB65058B2又3/4拍

2高2REC65110C3拍

3高3MD65157D3又1/4拍

4高4FAE65178E3又2/4拍

5高5SOF65217F3又3/4拍

不发音0

第二章设计课题硬件系统的设计

2.1设计课题硬件系统各模块功能简要介绍

本设计的硬件系统主要采用以下基本模块来实现，单片机最小系统模块、输入模块、输出模块、电源模块。

1、单片机最小系统模块：

包括低功耗、高性能CMOS8位微控制器AT89S52,复位电路，晶振电路。

本模块AT89S52系统控制核心，单片机系统复位又复位电路完成，由外部提供晶振频率。

2、输入模块：

本模块用了四个按键，一个复位键，单片机运行期间，利用此键完成复位操作。

三个控制键，为独立式键盘，为音乐选择键，按下键一，选中第一首歌，以此类推。

3、输出模块：

本模块包括显示区和音乐输出区，显示区由一个数码显示管构成，用来显示选中歌曲的序号。

音乐输出区由一个建议的喇叭或分频器构成，用以播放音乐。

4、电源模块：

为了节约成本和设计时间，本模块由市面销售的USB接口和USB线构成，没有另外设计编程器了。

2.2设计课题电路原理图、PCB图、元器件布局图

设计课题电路原理图，见附录

设计课题电路PCB图，见附录

设计课题电路元器件布局图，见附录

2.3设计课题元器件清单

设计课题元器件清单如表2.1所示

表2.1设计所用元器件清单

元器件名称

标值

数量

STC89C52RC芯片

1块

四位一体共阴数码管

1个

晶振

11.0592MHz

普通电容

30pF

2个

极性电容

22μF

按键

4个

电源接口

排阻

4.7KΩ

电阻

0.2KΩ

1KΩ

第三章设计课题软件系统的设计

3.1设计课题使用单片机情况

本设计使用单片机资源情况如下：

P0口输出数码管段选信号，P3.1输出数码管段选信号，晶振11.0592MHZ

P1.0至P1.2为按键接口，P2.1为喇叭或蜂鸣器接口。

3.2设计课题软件系统各模块功能简要介绍

本设计的软件系统主要采用以下几个基本模块来实现，主程序、定时中断服务程序、键盘扫描程序、显示程序及延时程序。

主程序：

主要用于对输入信号的处理，输出信号的控制，对各功能模块的运用于综合。

以及将音乐简谱码从表中取出，并将其翻译成对应的频率，延迟对应的时间节拍，并输出给蜂鸣器。

定时中断服务程序：

主要用来确定节拍，并完成相应的延时。

键盘扫描程序：

主要用来判断是否有键按下并得到相应的键码值。

显示程序：

主要用来显示选到歌曲的序号。

延时程序：

本程序中有两个延时子程序，一个为去抖动延时程序，另一个为187ms四分之一拍的基本延时子程序。

3.3设计课题软件系统程序流程框图

本设计采用汇编语言按模块化方式进行设计，然后通过KEIL软件开发平台将程序转变成十六进制程序语言，接着使用proteous进行仿真，读出显示数据，判断播放的音乐。

主程序流程框图如图3.1所示；

键盘扫描子程序流程框图如图3.2所示。

3.4设计课题软件系统程序清单

设计课题软件系统程序清单，详见附录一。

图3.1主程序流程框图

图3.2键扫子程序流程框图

第四章设计结论、仿真结果、误差分析、教学建议

4.1设计课题的设计结论及使用说明

本设计为基于单片机的音乐播放器设计。

刚开始毫无头绪，跟本不知道音乐是怎么产生的，各种调，节拍的音乐是怎么放出来的，通过查资料，我明白了音乐播放器的基本原理，在我算出所需的T值后我找了几首歌的简谱并将其转化为相应的简谱码，接着我确定了基本设计方案。

通过好几个日夜的keil调试，程序终于出来了，但令我失望的是在proteus上仿真时只有喇叭的嘟嘟声而没有我日思夜想的音乐。

通过认真思考及仔细盘查终于找出了原因，原来是电路原理图的错误，在更正了电路原理图后，音乐总算是出来了。

本设计有三个按键用来选择播放的曲目，一个数码管用来显示所选曲目的序号，按下key1键播放第一首音乐，按下key2键停止播放第一首，开始播放第二首，按下key3键停止播放第二首，开始播放第三首，并且数码管的显示与歌曲同步。

这样的结果与设计要求完全相符，设计成功。

4.2设计课题的仿真结果

当播放器上电的时候显示P点，如图4.1所示；

按下一键的时候，显示1，如图4.2所示；

按下第二